Wolfram (VI) fluorid

Wolfram (VI) -Fluorid, auch als Wolframhexafluorid bekannt, ist die anorganische Verbindung von Wolfram und Fluor mit der Formel WF6. Diese korrosive, farblose Verbindung ist unter Normalbedingungen ein Gas mit einer Dichte von etwa 13 g / l (etwa 11-mal schwerer als Luft). WF6 ist unter Standardbedingungen eines der schwersten bekannten Gase. WF6-Gas wird am häufigsten bei der Herstellung von Halbleiterschaltkreisen und Leiterplatten durch chemische Abscheidung aus der Gasphase verwendet - bei der Zersetzung hinterlassen WF6-Moleküle einen Rückstand aus metallischem Wolfram. Diese Schicht dient als metallische "Verbindung" mit niedrigem Widerstand.

Eigenschaften

Wolframhexafluorid ist bei Umgebungsdruck und Temperaturen über 17 ° C ein farbloses diamagnetisches Gas. Das WF6-Molekül ist oktaedrisch mit der Symmetriepunktgruppe von Oh. Die W-F-Bindungsabstände betragen 183,2 pm. Zwischen 2,3 und 17 ° C kondensiert Wolframhexafluorid zu einer blassgelben Flüssigkeit mit einer Dichte von 3,44 g / cm 3 bei 15 ° C. Bei 2,3 ° C gefriert es zu einem weißen Feststoff mit einer kubischen kristallinen Struktur, der Gitterkonstante von 628 &mgr; m und einer berechneten Dichte von 3,99 g / cm 3. Bei –9 ° C verwandelt sich diese Struktur in einen orthorhombischen Festkörper mit den Gitterkonstanten von a = 960,3 pm, b = 871,3 pm und c = 504,4 pm und einer Dichte von 4,56 g / cm3. In dieser Phase beträgt der W – F-Abstand 181 pm, und die mittleren intermolekularen Kontakte liegen im Mittel bei 312 pm. Während WF6-Gas eines der schwersten Gase ist, wobei die Dichte die des schwersten elementaren Gasradons (9,73 g / l) übersteigt, ist die Dichte von WF6 im flüssigen und festen Zustand eher moderat. Der Dampfdruck von WF6 zwischen -70 ° C und 17 ° C kann durch die Gleichung

beschrieben werden

log10 P = 4,55569 - (1021,208 / (T + 208,45)),

wobei P = Dampfdruck (bar), T = Temperatur (° C).

Synthese

Wolframhexafluorid wird üblicherweise durch die exotherme Reaktion von Fluorgas mit Wolframpulver bei einer Temperatur zwischen 350 und 400 ° C erzeugt:

W + 3 F2 → WF6

Das gasförmige Produkt wird kondensiert und durch Destillation von WOF4, einer üblichen Verunreinigung, getrennt. Bei einer Variation der direkten Fluorierung wird das Metall in einen beheizten Reaktor gegeben, der leicht auf 1,2 bis 2,0 psi (8,3 bis 13,8 kPa) unter Druck gesetzt wird, wobei ein konstanter Fluss von WF6 mit einer geringen Menge Fluorgas infundiert wird

Das Fluorgas in dem obigen Verfahren kann durch ClF, ClF3 oder BrF3 ersetzt werden. Ein alternatives Verfahren zur Herstellung von Wolframfluorid ist die Umsetzung von Wolframtrioxid (WO3) mit HF, BrF3 oder SF4. Wolframfluorid kann auch durch Umwandlung von Wolframhexachlorid erhalten werden:

WCl6 + 6 HF → WF6 + 6 HCl oder

WCl6 + 2 AsF3 → WF6 + 2 AsCl3 oder

WCl6 + 3 SbF5 → WF6 + 3 SbF3Cl2

Reaktionen

Bei Kontakt mit Wasser ergibt Wolframhexafluorid Fluorwasserstoff (HF) und Wolframoxyfluoride, die schließlich Wolframtrioxid bilden:

WF6 + 3 H2O → WO3 + 6 HF

Im Gegensatz zu anderen Metallfluoriden ist WF6 kein nützliches Fluorierungsmittel und auch kein starkes Oxidationsmittel. Es kann auf den gelben WF4 reduziert werden.